在Java中对二进制树进行序列化和反序列化是最受欢迎的代码挑战之一，可以测试你的熟练程度。
序列化是将数据结构或对象转换为一个比特序列或字符串的过程。
然后，代表该对象的字符串可以存储在文本文件中，或通过流传输给需要该数据的其他网络。
反序列化是将比特序列转换回其原始对象的过程，这样它就可以被编程语言在其代码中使用。
下图说明了二进制树的序列化和反序列化过程：
Java中的序列化和反序列化图
(serialize-deserialize-binary-tree-java.png)
上图中的标记# ，用来表示null 值。它意味着该节点没有更多的子节点。
本教程将帮助你学习如何在Java中对二叉树进行序列化和反序列化。
但首先，让我们创建一个TreeNode ，这个类将用于创建二叉树。
在Java中创建二叉树类
下面的TreeNode 类是用来在Java中创建一个二叉树的：
public class TreeNode {
int val;
TreeNode left;
TreeNode right;
TreeNode(int x) {
val = x;
}
}
然后你可以在main() 方法中创建二叉树，如下图所示：
TreeNode root = new TreeNode(9);
root.left = new TreeNode(3);
root.right = new TreeNode(5);
root.right.right = new TreeNode(6);
root.left.left = new TreeNode(1);
root.left.right = new TreeNode(7);
现在你可以创建一棵二叉树了，让我们来学习如何将二叉树对象序列化。
在Java中序列化一个二叉树
首先，为一个名为BinaryTreeCodec 或简称BTCodec 的Java类创建一个新文件。
在这个类中，创建一个名为serialize() 的新方法，返回一个String ，并接受一个TreeNode 对象：
class BTCodec {
String serialize(TreeNode root) {
}
}
为了序列化TreeNode 对象，你需要递归地调用serialize() 方法，将root.val 的值返回为字符串，并将它们串联起来。
当root 是null ，你需要返回# 符号作为null 的标记：
String serialize(TreeNode root) {
if (root == null) {
return "#";
}
return "" + root.val + "," + serialize(root.left) + "," + serialize(root.right);
}
你可以在你的Java项目的main() 方法中试用serialize() 方法：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
TreeNode root = new TreeNode(9);
root.left = new TreeNode(3);
root.right = new TreeNode(5);
root.right.right = new TreeNode(6);
root.left.left = new TreeNode(1);
root.left.right = new TreeNode(7);
BTCodec codec = new BTCodec();
String data = codec.serialize(root);
System.out.println(data);
}
}
上面的data 字符串的输出应该是这样的：
9,3,1,#,#,7,#,#,5,#,6,#,#
上面的序列化过程将从根部开始遍历二进制树的深度。
一旦到达最左边的节点的末端，该方法将开始遍历右边的子节点。这也被称为前序遍历方法。
现在你可以将Java中的二叉树序列化为String ，现在是时候学习如何将它反序列化为二叉树了。
在Java中对二叉树进行反序列化
与序列化过程类似，你可以在ArrayList 对象的帮助下将一个String 反序列化为二叉树。
回到BinaryTreeCodec 类中，你需要定义一个名为deserialize() 的新方法，该方法返回一个TreeNode ，并接受一个String 作为其参数：
TreeNode deserialize(String data) {}
首先，你需要检查data 字符串是否是null 。如果是，你可以返回一个null 的值。
当data 字符串不是null ，那么你可以继续将该字符串再次分割成一个ArrayList 。
之后，调用一个名为deserial() 的辅助函数，如下所示。接下来你将定义这个方法：
TreeNode deserialize(String data) {
if (data == null){
return null;
}
List<String> values = new ArrayList<>(Arrays.asList(data.split(",")));
return deserial(values);
}
上面的deserial() 方法将是一个你可以递归调用的方法，从给定的ArrayList 建立二叉树。
下面是deserial() 方法的代码：
private TreeNode deserial(List<String> values){
String val = values.remove(0);
if (val.equals("#")) return null;
TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(val));
root.left = deserial(values);
root.right = deserial(values);
return root;
}
首先，你使用remove() 方法来获取存储在ArrayList 中的第一个元素。
当值等于# ，你可以返回null ，因为这意味着树节点没有任何更多的值。
如果值不是null ，那么你就创建一个新的TreeNode 对象，并使用Integer.parseInt() 方法将String 值转换成int 。
然后，你递归地调用deserial() 方法，直到values 列表中的所有元素都被处理。
该方法将返回你所创建的TreeNode 的root 节点。
测试代码
现在，BinaryTreeCodec 类已经完成，你可以测试代码，如下所示：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
TreeNode root = new TreeNode(9);
root.left = new TreeNode(3);
root.right = new TreeNode(5);
root.right.right = new TreeNode(6);
root.left.left = new TreeNode(1);
root.left.right = new TreeNode(7);
BTCodec codec = new BTCodec();
String data = codec.serialize(root);
System.out.println(data);
TreeNode deserialized = codec.deserialize(data);
System.out.println(deserialized.val);
System.out.println(deserialized.left.val);
System.out.println(deserialized.right.val);
System.out.println(deserialized.right.right.val);
System.out.println(deserialized.left.left.val);
System.out.println(deserialized.left.right.val);
}
}
上述代码的输出将如下：
9,3,1,#,#,7,#,#,5,#,6,#,#
9
3
5
6
1
7
TreeNode 已经使用BinaryTreeCodec 类成功地进行了序列化和反序列化。
你可以在以下GitHub资源库中获得本教程的所有代码。
在本教程中，你已经学会了如何对二叉树进行序列化和反序列化，干得好！😉
